[发明专利]一种高精度、低开销的无线传感器网络时钟同步方法

摘要

本发明提供的方法通过引入SFD中断功能来消除发送时间延迟、访问时间延迟、接受处理时间延迟的影响，通过配置一致的消息长度和射频芯片的收发速率，来消除同步过程中的传输时间延迟、接受时间延迟，因此本发明提供的同步方法具有高精度同步的特点；在进行同步的时候只需要3条消息即可完成高精度的同步，其开销与现有技术相比得到了降低。本发明提供的方法基于无线通信信道的广播特性，在不增加任何消息的情况下就能够将1跳内的n个监听节点LR快速同步到同步发起节点S上。为提升同步精度，本发明的方法提出并计算了不同节点在同步发起节点S发起同步那一瞬间各角色节点对应的本地时钟，从而校准了参与同步的各个角色节点的起始时间。

主权项

一种高精度、低开销的无线传感器网络时钟同步方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.同步发起节点S在发起时钟同步前，在其应用层APL的内存上动态分配长度为N个字节的内存空间用于存储同步请求消息SYNC_REQ；S2.同步发起节点S从应用层APL开始逐层组建封装同步请求消息SYNC_REQ；当同步请求消息SYNC_REQ到达射频芯片的TXFIFO时，射频芯片开始逐Bit发送同步请求消息SYNC_REQ；当射频芯片发送到同步请求消息SYNC_REQ的SFD末位时，触发SFD中断服务并在中断服务中捕获同步发起节点S的MAC层上的定时器T2的时钟值TNS‑＞R1；S3.同步接受节点R逐Bit接受同步请求消息SYNC_REQ，当接收到同步请求消息SYNC_REQ的SFD末位时，触发中断服务并在中断服务中获取同步接受节点R当前定时器T2的时钟值TNS‑＞R2；S4.同步接受节点R接收并处理完同步请求消息SYNC_REQ后，在其应用层上动态分配长度为(N‑5)的内存空间用于存储TNS‑＞R2；S5.同步接受节点R在应用层APL上将TNS‑＞R2封装成响应消息SYNC_RSP，当响应消息SYNC_RSP到达射频芯片的TXFIFO时，射频芯片开始逐Bit发送响应消息SYNC_RSP；当射频芯片发送到响应消息SYNC_RSP的SFD末位时，触发SFD中断服务并在中断服务中捕获同步接受节点R的MAC层上的定时器T2的时钟值TNR‑＞S3，将TNR‑＞S3封装在响应消息SYNC_RSP的后5个字节中，然后通过射频芯片进行发送；S6.同步发起节点S逐Bit接受响应消息SYNC_RSP，当接收到响应消息SYNC_RSP的SFD末位时，触发中断服务并在中断服务中获取同步发起节点S的MAC层上的定时器T2的时钟值TNR‑＞S4；S7.同步发起节点S接收并解析处理完响应消息SYNC_RSP后，得到TNR‑＞S3和TNS‑＞R2；S8.同步发起节点S计算同步发起节点S与同步接受节点R之间的时钟偏差：ΔNS->R:ΔNS->R=(TNS->R1-TNS->R2)+(TNR->S4-TNR->S3)2;]]>S9.同步发起节点S广播消息SYNC_NOTIFY，消息SYNC_NOTIFY包含有ΔNS‑＞R；S10.同步接受节点R接收并解析消息SYNC_NOTIFY中的ΔNS‑＞R，然后根据ΔNS‑＞R同步其时钟。